[发明专利]一种碳电极及其成型方法和用途

说明书

本发明涉及一种碳电极及其成型方法和用途，所述碳电极的成型过程中以异构烷烃作为溶剂，将其与粘结剂和乙炔黑混合，得到混合浆料，之后经捏合、挤出成型，得到所述碳电极，本发明采用异构烷烃作为溶剂使得粘结剂的分散性明显提高，同时强化粘结剂与乙炔黑间的作用，使得成型得到的碳电极中各组分分布更加均匀，且所得碳电极的掉粉率明显降低，将所得碳电极作为锂/亚硫酰氯电池的正极时，其在恒流条件下的放电容量偏差明显减小。

技术领域

本发明属于电池材料领域，涉及一种碳电极及其成型方法和用途。

背景技术

锂/亚硫酰氯电池的正极材料主要成分为乙炔黑和粘结剂。目前，碳正极的制作工艺多采用水作为混料溶剂，乙炔黑本身具有强的疏水性特点，致使混料过程中，乙炔黑的充分浸润需要高的搅拌转速和长的分散时间，而且作为粘结剂的聚四氟乙烯乳液很难均匀分散在乙炔黑当中，使得制备得到的碳正极表现出高的掉粉率和差的导电能力，从而影响由其组装得到的电芯的放电性能。另外，有工艺采用乙醇或异丙醇作为混料溶剂，虽然乙炔黑能够较好的被浸润，但乙醇和异丙醇都具有低的闪点和易燃性，碳正极制作过程中会持续挥发，引起碳正极结构的不稳定，而且碳正极在烘干过程中具有一定的安全风险，不利于大规模的工业生产。

目前，国内厂家在碳正极的制备过程中多采用水合粉高速混料，经多个工序制成颗粒正极材料(直径1-2mm)，其制备步骤相对繁琐且能耗高，且正极颗粒具有一定的静电，若现场管控不佳时，在设备自动装配过程中，正极颗粒有机率夹在边膜和负极之间，导致电池内部微短路。另外正极微粉易溶出到电解液中，迁移至负极表面，有引起电池自放电率提升的风险，严重时影响电池的放电能力。

CN109830687A公开了一种锂-亚硫酰氯电池正极和粉方法。它包括如下步骤：在室温为25±5℃，湿度为50％±20％条件下，将所述重量的乙炔黑加入和粉机进行搅拌；将所述重量的聚四氟乙烯乳液、异丙醇和去离子水进行混合得到混合液，取一半重量的混合液加入和粉机中，搅拌混合，得到混合粉料；搅拌15分钟后从和粉机底部的出口部放出总量约20％的混合粉料；将所述重量的金属粉末从和粉机入口部均匀的加入和粉机中，然后再将步骤三的混合粉料从和粉机入口部加入，最后再加入剩余的一半重量的混合液；再次进行混料，搅拌15分钟，完成整个和粉工艺，此方案采用水和异丙醇作为溶剂，且操作过程复杂，制备过程存在安全风险。

CN107910497A公开了一种锂亚硫酰氯功率型电池正极制备方法，包括步骤：1)粉料预处理；将物料混合成半干湿料并搅拌均匀；半干湿料进入筛孔孔径0.5-1.5mm的挤条机进行挤条，得到长度为1-2cm的条状料；条状料进入到离心制丸机中，得到粒径0.5-1.5mm的细丸料；细丸料放入真空干燥8-10h；2)细丸料上网；所得干燥的细丸料粉碎成细粉料；细粉料与水性溶剂均匀混合得到半干粉料；半干粉料上镍网经真空干燥、纤维化；3)正极成型；使用辊轧机辊轧，制成所需厚度的正极体；此方案的制备过程中采用的溶剂为乙醇和水，其制备过程操作复杂，产物中粘结剂在乙炔黑中分散均匀性不足，且制备过程中存在安全隐患。

因此，开发一种制备方法简单，且所得碳电极中各组分分散均匀性良好，掉粉率明显改善的碳电极的制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳电极及其成型方法和用途，所述碳电极的成型过程中以异构烷烃作为溶剂，将其与粘结剂和乙炔黑混合，得到混合浆料，之后经捏合、挤出成型，得到所述碳电极，本发明采用异构烷烃作为溶剂使得粘结剂的分散性明显提高，同时强化粘结剂与乙炔黑间的作用，使得成型得到的碳电极中各组分更加均匀，且所得碳电极的掉粉率明显降低，将所得碳电极作为锂/亚硫酰氯电池的正极时，其在恒流条件下的放电容量偏差明显减小。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种碳电极的成型方法，所述方法包括以异构烷烃作为溶剂，将溶剂、粘结剂和乙炔黑混合，得到混合浆料，之后经捏合、挤出成型，得到所述碳电极。